CC BY
18
В. Д- Кузнецов,
Вдаш шов, поглощенных электродами, на электропроводеость вдш
лттрнов.
Первоначальная задача исследователя электрических свойств жидкого диэлектрика заключается в том, чтобы устранить все привходящие внешние обстоятельства, которые искажают свойства испытуемого об'екта и которые ничего общего с последними не имеют. Учесть ини устранить все факторы, лежащие вне жидкости и мешающие ее изучению, весьма трудно. Этим отчасти об'ясняется то, что интересная и обширная область, обнимающая жидкие диэлектрики, сравнительно мало освещена.
,Одним из внешних обстоятельств, затемняющие явление электрического ' тока через жидкие диэлектрики, являются газы, поглощейные электродами. Они оказывают глубокое влияние и, иногда, совершенно изменяют характер процесса. В том случае, когда в электродах содержатся окклюдированные газы, почти невозможно получить определенные и неизменные результаты.
Платиновые ^¿ектроды особенно мало пригодны, хотя они чаще всего употребляются. Платина, как известно, в большом количестве поглощает газы, которые можнб удалить из нее только сильным прокаливанием в пустоте путем пропускания электрического тока. Другие металлы, кроме палладия и железа, поглощают газы в значтельно меньшей мере, чем платина, и поэтому ими молено пользоваться в качестве электродов; Особенно пригодно золото, которое, в крайнем случае, можно заменить "серебром. Латунные или латунные яиккелированные электроды также позволяют получать вполне определенные результаты.
. Влияние окллюдированных газов заключается в следующем. При приложении разности потенциалов к электродам, из них начинают выделяться газы, отчасти диссоциированные на ионы, вследствие чего число ионов в жидкости возрастает и ее электропроводность увеличивается. По мере прохождения тока происходит обеднение ионами, которые, выделяясь из одного электрода, поглощаются другим, и сила тока уменьшается. Чем выше напряжение электрического поля, тем интенсивнее происходит в&й&егаё^й^ '--и- тем,
быстрее они поглощаются другим электродом. •
тока в одном направлении, изменить направление" note, то окклюдированные ионы начинают выделятся в большом количестве, являясь причиной аномально большого тока в первые моменты после перемены направления. При приложении переменного поля достаточной^ частоты окклюдированные ионы только выделяются из электродов, но не успевают вновь, поглощаться, поэтому электропроводность диэлектрика, после прекращения действия переменного поля и приложения поля постоянного направления, принимает увеличенное значение.
Не касаясь пока влияния газов на зависимость силы тока от напряжения, мы рассмотрим здесь только влияние на электропроводность при постоянном ^напряжений.
Особенна рельефно выступает состояние платиновых электродов в опытах Schroder'a ?), который последовал электропроводность чистого эфира, помещая его в кондесаторы -с не прокаленными, с сильно прокаленными и с нарочн« насыщенными газами платиновыми электродами.
В его первых опытах электроды прогревались в безвоздушном пространстве путём пропускания через них переменного тока от источника высокого напряжения,: но этот способ очистки оказался недостаточным, чтобы удалить с элек-
1) I. Schoder. -Aim. d. Phys. 29, 125 (1909). \
■ / ; ■
тродов все поглощенные газы. Для плохо прокаленных электодов получились следующие результаты. После замыкания тока, особенно при високом напряжении,'—около 1000 вольт при электродном расстоянии в 2 мм.—,сила тока сначала быстро, затем медленно убывала и только через довольно продолжительное время становилась приблизительно постоянной. После пропускания переменного тока высокого напряжения—до 1500 вольт—сопротивление эфира постоянному току сильно уменшалось—иногда до 300 раз—, затем быстро воврастало, стремясь приблизительно к постоянному значению, которое все же было значительно меньше сопротивления до пропускания переменного тока.
С хорошо прокаленными в безвоздушном пространстве платиновыми электродами получились более постоянные и опеределенные результаты, хотя полного удаления газов достичь было не возможно. После приложения разности потенциалов, ток быстро убывал и довольно скоро получал постоянное значение.
При перемене направления поля электропроводность в первые моменты была в несколько раз больше, чем в первом направлении, затем в течение нескольких минут убывала, далее быстро возрастала, достигала максимума и снова медленно убывала до постоянного значения. Все эти явления легко обгяснить. если принять, как это нами сделано, что в электродах находятся диссоциированные газы. •
Чтобы показать, что газы, поглощенные электродами, действительно оказывают влияние на характер явления, Schröder произвел опыты с платиновыми электродами, нарочно насыщенными водородом и кислородом. Для этого электроды погружались в раствор серной кислоты и к ним прилагалась разность потенциалов. В общем, результаты в последнем случае оказались подобными результатам с непрокаленными электродами. Существенная разница заключалась в том, что электропроводность имела явную униподярность. При пропускании тока в таком направление, когда с отрицательным полюсом соединялся электрод, насыщенный водородом, сила тока была больше, чем в обратном направлении. Для об'яснения наблюдаемой диссиметрии можно предположить, что на число ионов в эфире оказывает влияние контактная разность потенциалов между платиной и жидкостью, при чем для чистой платины эта разность больше, чем для платины насыщенной газом. Униполярность можно объяснить предположением, что вследствие контантной разности потенциалов у электродов образуются неодинаковые количества, ионов того и другого знака. Допустим, например, что в жидкости непосредственно у электрода, насыщенного водородом, отрицательные ионы имеют перевес над положительными, сам же электрод имеет положительный заряд, а около электродов, насыщенного кислородом образуются главным образом положительные ионы, тогда при направлении тока от электрода с кислородом к электроду с водородом сила тока должна быть больше, чем при обратном направлении.
Не предполагая, что электроды имеют большое значение при исследовании электрических свойств жидких диэлектриков, я сделал много наблюдений над изменением с течением времени силы тока через диэлектрику, пользуясь несколькими конденсаторами с различными платиновыми электродами. Получая весьма изменчивые и неопределенные результаты, я напрасно искал причину неопределенности в различных "обстоятельствах. Только после сравнения результатов опытов с платиновыми и латунными электродами, я убедился в полной негодности непрокаленных платиновых электродов, особенно бывших в употреблении при электролизе растворов кислот.
Так, например, я в течение десяти суток без перерыва пропускал ток от 480 вольт через очищенную нефть, помещенную в стеклянный сосуд с платановыми электродами, и не мог достичь не только постоянства тока, но даже отсутствия-весьма сильных .колебаний. Сила тока определялась по способу наблюдения скорости отклонения стрелки квадрантного алектрометра. Причину Неудачи следует приписать исключительно электродам, так как тот же метод
е тою же нефтью, но с латунными или латунными никкелированными электродами дал вполне определенные результаты.
Для иллюстрации высказанного положения о полной непригодности непро-каленных платиновых электродов я приведу здесь ^писание одного весьма тщательно проведенного исследования над изменением с течением времени электропроводности толуола при постоянном напряжении.
. Предварительные опыты показали, что изменение сопротивления толуола имеет весьма сложный и запутанный характер, в котором нельзя было усмотреть какую либо закономерность. Это заставило меня произвести весьма тщательную очистку толуола. Продажный толуол (toluolum purum) от'Штоля к Шмита был четыре раза перегнан. Жидкость кипятилась в стеклянной колбе с длинной пароотводной трубкой, входящей в форштосс, и собиралась в приемной колбе. Колба, форштосс и приемник сначала промывались дестиллиро-ванной водой, затем горячий водным раствором азотной кислоты, далее горячим раствором едкого натра, снова дестиллированной водой и, наконец, абсолютным алкоголем, после чего просушивались над пламенем горелки. При каждой перегонке первая порция отбрасывалась и все части ополаскивались чистой цробой. Сила тока определялась по компенсационному методу пьезо-кварца. Особенное внимание было обращено на электростатическую защиту. Пара-лельное соединение нескольких батарей малых аккумуляторов давало разность потенциалов в НО вольт. Сила тока быстро убывала в течение первых 15 минут, затем до 80 минут она оставалась приблизительно постоянной, немного увеличиваясь, далее от 80 до 200 минут сила *гока весьма неправильно, скачками, уменьшалась и в концу уменьшилась больше чем в 2 раза сравнительно с периодом 15—80 минут, от 200—250 минут возрастала и от 250 до 280 минут резко и быстро возрасла примерно в 1 V2 раза и затем снова начала убывать и т. д.
Кривые зависимости силы тока от времени для одного и того же толуола при повторениях наблюдений имели настолько разнообразный вид, что пришлось прекратить дальнейшие исследования, как бесполезные. Даже при низко! разности потенциалов в 55 вольт получались неправильные кривые. Однако из сопоставления нескольких кривых для толуола все'же оказалось возможным сделать, следующие два вывода : 1) Увеличение сопротивления при платиновых электродах происходит не плавно, а скачками. Почти всегда, вслед за очень быстрым увеличением сопротивления непосредственно после приложения разности потенциалов, наблюдается медленнее уменьшение его, затем'оно снова быстро возрастает и т. д. 2) При переходе от более низкого к более высокому напряжению сперва наблюдается значительно пониженное сопротивление и только через жесколько минут оно начинает возрастать.
Очищение толуола, путем пропускания электрического тока в течение нескольких часов при разности потенцалов от 70 до 600 вольт, не оказало заметного улучшения. Толуол наливался в стеклянный сосуд кубической формы (сторона 10 см) и в нет погружались две платиновые пластины (9X9 см), соединенные с полюсами аккумуляторной батареи. Через несколько часов толуол снова наливался в измерительный конденсатор и производилось наблюдение над ходом кривой.
Результаты исследований с нефтью, с различными очищенными фракциям« керосина и с бензином также оказались неопределенными, хотя принимались всевозможные "меры предосторожности. Кроме того для одного и того же диэлектрика изменялись методы измерения силы тока, изменялись формы конденсаторов, формы и размеры платиновых электродов, но во всех случаях получались весьма разнообразные кривые, из которых можно было сделать только два приведенных выше заключения. В качестве электродов я пользовался1) платиновыми проволоками, 2) проволокой и коаксиальным с нею цилиндром т платиновой жести и 3) платиновыми пластинками разных размеров.
